CN102735370B - 一种工业热电阻远程校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业热电阻远程校准系统及方法，该系统由一级远程校准设备、二级远程校准设备、校准现场设备、中心服务器四部分组成；各组成部分的数据通讯通过网络实现。本发明通过利用视频音频监控，射频识别，网络通讯，远程控制等手段实现远程校准，即保证校准过程可靠性，又使计量校准人员可以在计量校准机构通过远程校准设备远距离操控检定设备，无需携带计量校准设备到现场作业，节省了人力物力和财力，由于能够准确、快速地进行设备信息核对、数据库数据校验、校准证书形式更改，从而使计量校准活动的工作效率也得以显著提高。
Description
技术领域
本发明属于计量校准技术领域，尤其涉及一种工业热电阻远程校准系统及方法。
背景技术
随着互联网技术的高速发展，如何将互联网技术方便、高效的优点运用到传统的计量校准工作中已成为研究热点。一种用于远程计量工业热电阻的系统集成了设备通信、信息处理、数据库管理等功能，并将互联网技术融合到计量校准活动中，以此提高计量校准的效率和准确度。
目前，计量校准机构作为独立的第三方监督机构，在开展工业热电阻计量校准活动时，无论是被检机构将工业热电阻送至计量校准机构进行计量校准，还是计量校准机构携带相关计量校准设备到被检机构进行现场作业，都涉及到设备携带的问题。2010年9月6日，JJG229-2010工业铂铜热电阻检定规程正式公布，在新规程中对测温仪表的指标有了新的要求，市面上常见的六位半、七位半数字表已经不能满足计量校准要求，必须要选择准确度等级更高的电测仪器才能到达计量校准的精度。新规程还要求对水三相点值进行测量，因此在开展计量校准活动时必须携带水三相点测量装置。而高精度的电测仪器和水三相点测量装置由于其结构特点，均不便于携带。与此同时，在开展计量校准活动前，对计量校准设备的精度等级、有效期等基本信息要进行人工核对；在开展计量校准活动后，计量校准机构对校准证书出具的形式还要根据不同的要求做出改变，同样十分不方便。因此，研究一种用于远程计量工业热电阻的系统已成为计量校准技术发展的趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服传统工业热电阻计量校准过程中校准设备不便于携带，信息数据处理不方便等缺点问题，利用互联网技术，提供一种工业热电阻远程校准系统及方法，本发明简单操作、方便管理、易于维护。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种工业热电阻远程校准系统，它包括：一级远程校准设备、二级远程校准设备、校准现场设备和中心服务器等；一级远程校准设备通过以太网连接中心服务器；二级远程校准设备配有打印机，通过接入局域网连接校准现场设备，同时也可以通过接入以太网连接中心服务器，中心服务器放置于校准机构内，配置有固定的以太网IP地址；所述校准现场设备放置于校准现场，包括恒温槽、标准铂电阻、二次仪表和校准现场控制器等；所述校准现场控制器由中央控制模块以及与中央控制模块相连的串口通讯模块、视频音频监控模块、环境参数检测模块、RFID设备标识检测模块和网络通讯模块等组成；被校工业铂电阻和标准铂电阻均与二次仪表相连，恒温槽和二次仪表均与串口通讯模块相连，二次仪表获得被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，并将该被校工业热电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块；环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块；RFID设备标识检测模块负责读取校准过程中所用到的现场设备的标识信息，并将该现场设备的标识信息输入中央控制模块；中央控制模块以CPU为核心，负责协调控制各模块的正常运行；中央控制模块通过网络通讯模块将现场环境温度和环境湿度参数、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值、现场设备的标识信息、校准过程的视频信号和音频信号传输至二级远程校准设备，二级远程校准设备再将上述数据传输至中心服务器，最后中心服务器将数据传输至一级远程校准设备。
一种应用上述系统的工业热电阻远程校准方法，该方法包括以下步骤：
（1）视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保校准过程真实可信；环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保环境参数符合校准要求；RFID设备标识检测模块自动检测核实校准现场各仪器设备的标识信息，并将该现场设备的标识信息输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该现场设备的标识信息依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保使用的设备符合校准要求；
（2）将被校工业铂电阻和标准铂电阻置于恒温槽内，在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为0℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至0℃；
（3）二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备；
（4）在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为100℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至100℃；
（5）二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备；
（6）一级远程校准设备或二级远程校准设备根据步骤3获得的0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值和步骤5获得的100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，实现被校工业铂电阻的校准；
（7）校准结果存储至中心服务器中，并可以在二级远程校准设备中打印出来。
本发明的有益效果：
（1）计量校准人员可以在计量校准机构通过远程校准设备远距离操控检定设备，无需携带计量校准设备到现场作业，节省了人力物力和财力；
（2）由于能够准确、快速地进行设备信息核对、数据库数据校验、校准证书形式更改，从而使计量校准活动的工作效率得以显著提高。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的现场校准控制器中央控制模块程序功能流程图；
图3为本发明的二级远程校准设备软件功能流程图；
图4为本发明的中心服务器软件功能流程图；
图5为本发明的一级远程校准设备软件功能流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示一种工业热电阻远程校准系统，包括：一级远程校准设备、二级远程校准设备、校准现场设备和中心服务器；一级远程校准设备通过以太网连接中心服务器；二级远程校准设备配有打印机，通过接入局域网连接校准现场设备，同时也可以通过接入以太网连接中心服务器，中心服务器放置于校准机构内，配置有固定的以太网IP地址。校准现场设备放置于校准现场，包括恒温槽、标准铂电阻、二次仪表和校准现场控制器；校准现场控制器由中央控制模块以及与中央控制模块相连的串口通讯模块、视频音频监控模块、环境参数检测模块、RFID设备标识检测模块和网络通讯模块组成；被校工业铂电阻和标准铂电阻均与二次仪表相连，恒温槽和二次仪表与串口通讯模块相连，二次仪表获得被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，并将该被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块；环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块；RFID设备标识检测模块负责读取校准过程中所用到的现场设备的标识信息，并将该现场设备的标识信息输入中央控制模块；中央控制模块以CPU为核心，负责协调控制各模块的正常运行；中央控制模块通过网络通讯模块将现场环境温度和环境湿度参数、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值、现场设备的标识信息、校准过程的视频信号和音频信号传输至二级远程校准设备，二级远程校准设备再将上述数据传输至中心服务器，最后中心服务器将数据传输至一级远程校准设备。
其中，串口通讯模块包含多个RS232接口。
视频音频监控模块包括摄像头和麦克风，摄像头和麦克风均与中央控制模块相连，摄像头具有全景监控和近景监控功能，全景监控能看到校准现场的所有设备，近景监控能看清设备之间的连线。
环境参数检测模块包括一个温度传感器和一个湿度传感器。
RFID设备标识检测模块包括多个射频标签和一个射频读写器；射频标签贴于恒温槽、标准铂电阻、被校工业热电阻以及二次仪表等现场设备的表面，每个设备上的射频标签都存有相应的设备标识信息；射频读写器连接中央控制模块，可利用无线感应方式获得射频标签信息，并将该信息传输到中央控制模块。
网络通讯模块提供一个RJ45网络接口。
中央控制模块的程序流程图如图2所示，中央控制模块在完成程序初始化后，通过绑定本地IP地址，同步创建UDP和TCP两种类型的侦听方式。基于UDP协议的侦听是将视频音频信号通过网络通讯模块传输到二级远程校准设备；基于TCP协议的侦听是将校准现场环境温度和环境湿度参数、现场设备的标识信息、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过网络通讯模块传输到二级远程校准设备；中央控制模块采用TCP协议接收二级远程校准设备通过网络通讯模块传输过来的控制信号，并将该控制信号通过串口通讯模块发送到恒温槽或二次仪表上。
二级远程校准设备可以由普通PC机来实现，装有二级远程校准软件。二级远程校准设备的校准程序流程图如图3所示，用户在登陆时需要提供帐号和密码，不同的账号和密码有不同的操作权限，权限分为普通用户权限和校准人员权限。在普通用户权限下，用户通过二级远程校准设备连接中心服务器，提交远程校准项目申请。所提交的远程校准项目申请经校准人员审核通过后，二级远程校准设备开始接收来自中心服务器的控制命令，并将控制命令转发至校准现场控制器；同时，二级远程校准设备开始接收来自校准现场控制器的现场环境温度和环境湿度参数、现场设备的标识信息、校准过程的视频信号和音频信号、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值等数据信息传输到中心服务器。远程校准活动结束后，二级远程校准设备接收由中心服务器发送过来的电子版校准证书，并打印。在校准人员权限下，现场的校准人员可以直接使用二级远程校准设备用于校准操作，无需连接中心服务器。
中心服务器可以由普通服务器来实现，装有中心服务器软件。中心服务器软件流程图如图4所示，中心服务器软件同时创建运行Socket线程和工作线程。Socket线程采用TCP协议建立非阻塞的Socket连接，始终循环侦听多个远程校准设备客户端连接请求，分析来自这些未知客户端所呈递的信息，区分出一级和二级远程客户端，并将获取到的信息送入工作线程。在工作线程中，中心服务器实现处理校准项目请求、转发数据和远程管理数据库等功能。所有经过中心服务器转发的数据都实时存入中心服务器的数据库中。
一级远程校准设备可以由普通PC机来实现，装有一级远程校准软件。一级远程校准设备的校准程序流程图如图5所示，校准人员通过高级别的帐号和密码来获得一级远程校准设备的使用权限。登陆成功后，校准人员通过一级远程校准设备实现与中心服务器的连接，实现远程数据库管理、校准项目审核、远程校准控制命令发送、数据处理和发送电子版校准证书等操作。
本发明应用上述系统的工业热电阻远程校准方法，包括以下步骤：
第一步，视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保校准过程真实可信。环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保环境参数符合校准要求。RFID设备标识检测模块自动检测核实校准现场各仪器设备的标识信息，并将该现场设备的标识信息输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该现场设备的标识信息依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保使用的设备符合校准要求。
第二步，将被校工业铂电阻和标准铂电阻置于恒温槽内，在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为0℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至0℃。
第三步，二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备。
第四步，在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为100℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至100℃。
第五步，二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备。
第六步，一级远程校准设备或二级远程校准设备根据步骤3获得的0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值和步骤5获得的100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，实现被校工业铂电阻的校准。
第七步，校准结果存储至中心服务器中，并可以在二级远程校准设备中打印出来。
Claims (6)
1.一种工业热电阻远程校准系统，其特征在于，它包括：一级远程校准设备、二级远程校准设备、校准现场设备和中心服务器；一级远程校准设备通过以太网连接中心服务器；二级远程校准设备配有打印机，通过接入局域网连接校准现场设备，同时通过接入以太网连接中心服务器，中心服务器放置于校准机构内，配置有固定的以太网IP地址；所述校准现场设备放置于校准现场，包括恒温槽、标准铂电阻、二次仪表和校准现场控制器；所述校准现场控制器由中央控制模块以及与中央控制模块相连的串口通讯模块、视频音频监控模块、环境参数检测模块、RFID设备标识检测模块和网络通讯模块组成；被校工业铂电阻和标准铂电阻置于恒温槽内，被校工业铂电阻和标准铂电阻均与二次仪表相连，恒温槽和二次仪表均与串口通讯模块相连，二次仪表获得被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，并将该被校工业热电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块；环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块；RFID设备标识检测模块负责读取校准过程中所用到的现场设备的标识信息，并将该现场设备的标识信息输入中央控制模块；中央控制模块以CPU为核心，负责协调控制各模块的正常运行；中央控制模块通过网络通讯模块将现场环境温度和环境湿度参数、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值、现场设备的标识信息、校准过程的视频信号和音频信号传输至二级远程校准设备，二级远程校准设备再将现场环境温度和环境湿度参数、被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值、现场设备的标识信息、校准过程的视频信号和音频信号传输至中心服务器，最后中心服务器将数据传输至一级远程校准设备。
2.根据权利要求1所述工业热电阻远程校准系统，其特征在于，所述串口通讯模块包含多个RS232接口。
3.根据权利要求1所述工业热电阻远程校准系统，其特征在于，所述视频音频监控模块包括摄像头和麦克风，摄像头和麦克风均与中央控制模块相连。
4.根据权利要求1所述工业热电阻远程校准系统，其特征在于，所述环境参数检测模块包括一个温度传感器和一个湿度传感器。
5.根据权利要求1所述工业热电阻远程校准系统，其特征在于，所述RFID设备标识检测模块包括多个射频标签和一个射频读写器；射频标签贴于恒温槽、标准铂电阻、被校工业热电阻以及二次仪表的表面，每个设备上的射频标签都存有相应的设备标识信息；射频读写器连接中央控制模块，可利用无线感应方式获得射频标签信息，并将该信息传输到中央控制模块。
6.一种应用权利要求1所述系统的工业热电阻远程校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）视频音频监控模块负责校准过程的监督检查，并将校准过程的视频信号和音频信号输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保校准过程真实可信；环境参数检测模块负责校准现场环境温度和环境湿度参数的检测，并将现场环境温度和环境湿度参数传输至中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准过程的视频信号和音频信号依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保环境参数符合校准要求；RFID设备标识检测模块自动检测核实校准现场设备的标识信息，并将该校准现场设备的标识信息输入中央控制模块，中央控制模块通过网络通讯模块将该校准现场设备的标识信息依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备，确保使用的校准现场设备符合校准要求；
（2）将被校工业铂电阻和标准铂电阻置于恒温槽内，在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为0℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至0℃；
（3）二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备；
（4）在一级远程校准设备或二级远程校准设备上设定恒温槽的温度为100℃，输入标准铂电阻被校工业铂电阻的型号，恒温槽通电升温至100℃；
（5）二次仪表检测标准铂电阻的温度值，待检测标准铂电阻的温度值恒定后，将被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值通过串口通讯模块输入中央控制模块；中央控制模块通过网络通讯模块将100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值依次传输至二级远程校准设备、中心服务器和一级远程校准设备；
（6）一级远程校准设备或二级远程校准设备根据步骤（3）获得的0℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值和步骤（5）获得的100℃下被校工业铂电阻和标准铂电阻的温度值，实现被校工业铂电阻的校准；
（7）校准结果存储至中心服务器中，并在二级远程校准设备中打印出来。
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2012
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